Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Новости>>Новости Эволюции>>Хлоропласты появились благодаря постоянному "пищеводу" древних эукариот

Понедельник, 01 Июль 2013 14:10

Хлоропласты появились благодаря постоянному "пищеводу" древних эукариот

Автор 

Самой известной и, пожалуй, самой популярной теорией происхождения митохондрий и хлоропластов является теория эндосимбиоза (или симбиогенеза). По ней, хлоропласты и митохондрии прежде были самостоятельными прокариотическими организмами (какими-нибудь древними бактериями или цианобактериям), которыми питались далёкие предки эукариот. В какой-то момент поедание бактерий сменилось симбиотическими отношениями: жертвы стали жить внутри охотника, обеспечивая его энергией, и в итоге превратились в знакомые всем хлоропласты и митохондрии. 

В общих чертах тут всё более-менее понятно, но что при этом происходило на клеточном уровне? Какими, например, характерными особенностями обладали клетки древнейших эукариот, которые первыми начали налаживать симбиотические отношения с поглощёнными бактериями? Почему вообще получилось так, что бактерии перестали расщепляться пищеварительными ферментами и оставались плавать в теле хозяина целыми и невредимыми? На эти и на многие другие вопросы ответов пока нет, хотя учёные интенсивно их ищут. Главная проблема, разумеется, в том, что все гипотезы и теории приходится строить на современном материале, на изучении нынешних простейших, так как ископаемых останков с тех далёких времён почти нет.

Но как можно узнать, что происходило миллионы и миллиарды лет назад, наблюдая за современным одноклеточными? Считается, что какие-то особенности структуры, какие-то особенности поведения нынешних простейших отчасти повторяют то, как вели себя их древнейшие предки. И здесь нужно добавить, что эндосимбиоз — по крайней мере тот, который привёл к появлению хлоропластов, — возникал в истории жизни несколько раз. Сначала были так называемые первичные эндосимбионты: древнейшие эукариоты, которые первыми поняли, что фотосинтезирующие цианобактерии можно использовать, так сказать, живьём. Из таких первичных эндосимбионтов впоследствии появились растения, зелёные и красные водоросли, а также своеобразная группа водорослей, называемых глаукофитами, чьи фотосинтезирующие органеллы чрезвычайно напоминают цианобактерии. 

Роль фагоцитоза древних эукариот в происхождении хлоропластов. (Рисунок авторов работы.) Роль фагоцитоза древних эукариот в происхождении хлоропластов. (Рисунок авторов работы.) Но были и такие организмы, которые использовали для эндосимбиоза не сами бактерии, а первичных эндосимбионтов. То есть другие древнейшие эукариоты поглощали других эукариот, у которых уже были приручённые фотосинтезирующие цианобактерии. Из таких вторичных и третичных эндосимбионтов получились криптофитовыегаптофитовые и гетероконтофитовые водоросли, а также эвгленоидеи. У потомков вторичных эндосимбионтов мембрана хлоропластов состоит не из двух, а из трёх слоёв. Считается, что самая внутренняя мембрана досталась хлоропластам от бактерии, а вторая, внешняя — от древнего эукариота, который, поглощая бактерию, заворачивал её в свою мембрану. В случае с трёхмембранными хлоропластами третья (самая внешняя) мембрана, как считается, досталась хлоропластам от нового хозяина, который заворачивал в свою мембрану другого эукариота с фотосинтезирующими элементами внутри. 

Однако в любом случае один из ключевых этапов — поглощение одного одноклеточного другим. Исследователи из Университета Далхаузи (Канада) и Американского музея естественной истории (США) утверждают, что древние эукариоты, которые впервые использовали хлоропластный симбиоз, поглощали бактерии не любой частью клетки, как амёбы, а с помощью специализированных структур. Учёные наблюдали за Cymbomonas, относящейся к одним из наиболее простых и древних зелёных водорослей. Хотя, как и все зелёные водоросли, Cymbomonas произошла от первичных эндосимбионтов, при этом, как оказалось, у неё сохранилась способность питаться бактериями. 

В статье, опубликованной в Current Biology, исследователи описывают пищеварительный аппарат водоросли Cymbomonas. Пища попадает в клетку через специальное отверстие, после чего по пищеводообразному каналу движется к постоянной пищеварительной вакуоли, аналогу желудка, причём пищевод может сокращаться, помогая пище продвинуться к «желудку». 

Такой способ поглощения не похож на то, что мы наблюдаем у других простейших, вроде амёб или инфузорий. Авторы работы полагают, что он достался Cymbomonas от предков, которые с его помощью приобрели первые хлоропласты. Сейчас бактерии, пойманные Cymbomonas, перевариваются в пищеварительной вакуоли, однако весь процесс поглощения пищи может быть моделью для изучения того, как бактерии в один прекрасный день избежали расщепления в вакуоли и превратились в домашних фотосинтетиков. 

В данном случае трудно сказать, что именно благодаря такому пищеварительному аппарату стало возможным «приручение» бактерий — тут могли сыграть свою роль и другие особенности физиологии древних эукариот. Но если именно такая схема поглощения пищи осуществлялась в каждом случае появления эндосимбиоза, это наводит на мысль, что это неспроста, что, очевидно, именно такой путь бактерии в клетку давал ей шанс уцелеть и развить симбиотические отношения.

 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Дополнительная информация

  • Эон: Архей (3,9 - 2,5 млрд лет назад)
Прочитано 7228 раз

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

Зачем монстере дырявые листья

19-01-2013 Просмотров:9570 Новости Ботаники Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Зачем монстере дырявые листья

Монстеры, которые можно увидеть везде, от кадок в госучреждениях до ботанических садов, пришли к нам из влажных тропических лесов Южной Америки. И их замечательную дырявость листьев обычно связывают с исконным...

Археи (Archaea)

23-06-2013 Просмотров:15129 Археи (Archaea) Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Археи (Archaea)

 Архе́и (Archaea, старое название — архебактерии, Archaebacteria) — особый домен (по трёхдоменной системе Карла Вёзе наряду с эубактериями и эукариотами). Оценки учёных позволяют утверждать, что суммарная биомасса архей на планете (1014 тонн)...

Тяжёлые пауки-птицееды выделяют паутину лапками ног

16-05-2011 Просмотров:10061 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Тяжёлые пауки-птицееды выделяют паутину лапками ног

Чтобы удержаться на вертикальной поверхности, у птицеедов есть дополнительные паутинные органы на лапках ног, которые включаются в моменты особой неустойчивости. Чилийский розовый птицеед Grammostola rosea (фото Grazzybear)У героя комиксов Человека-паука паутина...

Обнаружены бактерии, живущие только в полярных водах

15-01-2013 Просмотров:8743 Новости Микробиологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Обнаружены бактерии, живущие только в полярных водах

Специалисты из Морской биологической лаборатории (США) обнаружили любопытный экологический феномен: они нашли такие бактерии, которые живут только в водах Арктики и Антарктики — и нигде больше. С одной стороны, ничего...

ДНК рассказала о возвращении человека в Африку

04-02-2014 Просмотров:6119 Новости Антропологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

ДНК рассказала о возвращении человека в Африку

Одним из важнейших событий человеческой истории стал исход из Африки, произошедший около 65 тыс. лет назад. Очевидно, что имела место обратная миграция из Азии в Африку, но считалось, что «возвращенцы»...

top-iconВверх

© 2009-2019 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.